Народився 11 січня 1941 р. у с. Смош Прилуцького району Чернігівської області.У 1961 р. закінчив агрономічне відділення Сокиринського сільськогосподарського технікуму, а у 1968 р. - біологічний факультет Київського державного університету ім. Т.Г. Шевченка. Працював агрономом, економістом колгоспу. Протягом 1968-1971 рр. - аспірант; 1971-1976 рр. - асистент, доцент кафедри фізіології рослин, заступ­ник декана біологічного факультету цього університету. Впродовж 1976-1979 рр. - радник Гаванського університету (Республіка Куба); 1979-1982 рр. - доцент, заступник декана; 1982-1987 рр. - декан біо­логічного факультету; 1987-1990 рр. - професор кафедри. Протягом 1990-1994 рр. - завідувач кафедри фізіології та екології рослин Київ­ського національного університету імені Тараса Шевченка, з 2004 р. і донині - професор Навчально-наукового центру «Інститут біології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка.У 1971 р. у Київському державному університеті ім. Т.Г. Шевченка захистив кандидатську дисертацію на тему: «Сортовые особенности метаболизма и термоустойчивости озимой пшеницы», а у 1985 р. в Інституті фізіології рослин НАН України - докторську дисертацію на тему: «Жаростойкость озимой пшеницы и методы ее диагностики».Має вчене звання професора з 1988 р.Коло наукових інтересів М.М. Мусієнка: біологічні основи рос­линництва, фізіологія, біохімія та екологія рослин, зокрема механіз­ми стійкості рослин до несприятливих чинників довкілля, з'ясування адаптаційного потенціалу рослин за структурно-функціональними маркерами стресового стану рослинного організму, фіто- та агроценозів; регуляція продукційного процесу, стабілізація родючості ґрунту та врожайності за умов екологічної безпеки агроценозів шляхом оптимізації мінерального живлення, фотосинтетичного апарату, застосування біологічно активних речовин в інтегрованих технологіях вирощування сільськогосподарських культур; фітоіндикація та фітодеконтамінація забрудненого довкілля.Для агропромислового комплексу України запатентовано «Спосіб оцінки жаростійкості рослин», «Спосіб прогнозування зимостійкос­ті зернових культур», «Спосіб отримання рутину з вегетативної маси гречки», розроблено математичну модель міграції важких металів у системі ґрунт - рослина, що дає змогу прогнозувати ступінь забруд­нення агроценозів.М. М. Мусієнко створив наукову школу «Фізіолого-біохімічні осно­ви формування стійкості та продуктивності рослин в стресових умо­вах», затверджену Міністерством науки України в 1996 р., підготував 26 кандидатів та 7 докторів біологічних наук.Автор, співавтор понад 500 наукових праць, до 100 - в зарубіжних виданнях. З них - 30 монографій, підручників, навчальних посібників для вищої та середньої школи.Обраний у 1999 р. членом-кореспондентом УААН, дійсним членом (академіком) УААН у 2007 р. Відділення рослинництва (фізіологія рослин).Член видавничої ради НААН, редколегії журналу «Вісник аграрної науки», віце-президент Всеукраїнської асоціації біологів рослин, член Європейської асоціації департаментів екології (АЕЮЕ8), Європейської федерації товариств фізіологів рослин (РЕ5РР), Міжнародної асоціації з фотосинтезу, радник Американського біографічного центру.За успіхи у науково-педагогічній діяльності вчений має такі нагороди: золоті і срібні медалі ВДНГ СРСР (1984, 1986), Почесну відзнаку «Відмінник народної освіти МО України» (1984), орден князя Ярос­лава Мудрого АН ВШ України (1995), Премію Президії НАН України ім. М. Г. Холодного (1999), Премію ім. Тараса Шевченка (1998), По­чесну відзнаку НААН (2010).М. М. Мусієнко є Соросівським професором (1996, 1998); людиною року Міжнародного біографічного центру (Кембридж, 1998), заслуже­ним діячем науки і техніки України (2000), заслуженим професором Київського національного університету імені Тараса Шевченка (2008).